CN107881846A

CN107881846A - 一种高结合强度抑菌纸板的制备方法

Info

Publication number: CN107881846A
Application number: CN201711161641.5A
Authority: CN
Inventors: 龙海燕; 杨亚生; 陈可
Original assignee: CHANGZHOU SIYU ENVIRONMENTAL PROTECTION MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHANGZHOU SIYU ENVIRONMENTAL PROTECTION MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2018-04-06

Abstract

本发明公开了一种高结合强度抑菌纸板的制备方法，属于板材制备技术领域。本发明以两性聚丙烯酰胺乳液为桥梁，分别与载银沸石和纸浆结合链接，再用阳离子淀粉和改性壳聚糖来填充板层间的孔隙，制备成高结合强度和可抑菌的纸板，通过硝酸银溶液对多孔结构的沸石进行改性，利用催化反应杀菌，与纳米级颗粒激活水分子和空气中的氧，从而提高纸板的抑菌效果，对淀粉也起到很好的助留作用，进一步提高纸板的板层间的结合强度；通过壳聚糖与环氧氯丙烷、甲醛水溶液和乙酸混合制备出交联壳聚糖树脂，这种交联壳聚糖树脂不仅能够控制壳聚糖的流失，增强了壳聚糖的吸附选择性，从而达到杀灭细菌的效果，进一步提高纸板的抑菌效果，具有广泛的应用前景。

Description

一种高结合强度抑菌纸板的制备方法

技术领域

本发明公开了一种高结合强度抑菌纸板的制备方法，属于板材制备技术领域。

背景技术

纸板又称板纸。由各种纸浆加工成的、纤维相互交织组成的厚纸页。纸板与纸的区别通常以定量和厚度来区分，一般将定量超过200g/m²、厚度大于0.5mm的称为纸板（另说：一般将厚度大于0.1mm的纸称为纸板。一般定量小于225g/m²被认为是纸，定量225g/m²或以上的被认为是纸板）。通常由各种植物纤维为原料，也有掺加非植物纤维，在纸板机上抄造制成。有些特种纸板也掺用羊毛等动物纤维或石棉等矿物纤维。

根据用途可分为几大类：包装用纸板，如箱纸板、牛皮箱纸板、黄纸板、白纸板、浸渍衬垫纸板等。工业技术用纸板，如电绝缘纸板、沥青防水纸板等。建筑用纸板，如油毡纸、隔音纸板、防火纸板、石膏纸板等。印刷与装饰用纸板，如字型纸板、封面纸板等。

现有厚纸板一般采用打浆度高的纸浆制备，但是因打浆度高的纸浆在造纸网部滤水困难，成型湿纸页脱水差，在生产厚纸板时容易掉浆、起泡和产生皱纹等纸病，且为提高打浆度需消耗较多的电能，而打浆度低的纸浆虽然滤水较好，但由于纸浆纤维分丝帚化不好，纤维间交织力差，抄成的纸板层间结合强度差，容易分层。

纸板作为一种常用的生产生活用品，其使用范围极为广泛，尤其是其作为纸箱的重要的生产原料，进一步提高了其使用范围。而纸板因其材质的局限性，使得其在实际使用时往往并不能有效防霉变、杀菌，进而影响其在部分潮湿环境下的使用性能，还存在板层间的结合强度较低的缺陷。因此，发明一种板层间的结合强度较高、抑菌效果好的纸板对板材制备技术领域具有积极意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前普通纸板存在板层间的结合强度较低以及抑菌效果不好的缺陷，提供了一种高结合强度抑菌纸板的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种高结合强度抑菌纸板的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）向装有冷凝器、温度计和搅拌器的四口烧瓶中加入12～16g马来酸、45～55mL去离子水和6～8g聚丁二醇混合搅拌溶解，溶解后再向烧瓶中加入50～60g丙烯酰胺、4～6g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和3～5gN-羟甲基丙烯酰胺，继续混合搅拌溶解，得到混合液，用氢氧化钠溶液调节混合液的pH至4～6，加热升温后，接着向烧瓶中加入10～12mL过硫酸铵溶液和8～10mL聚山梨酯聚合反应，继续向烧瓶中加入2～4g过硫酸铵和1～3g亚硫酸钠混合反应，得到反应液，并控制反应液的温度，冷却降温，出料即为自制两性聚丙烯酰胺乳液；

（2）称取10～12g沸石研磨粉碎后过100目筛，收集过筛粉末，将过筛粉末和硝酸银溶液的烧杯中混合搅拌，得到搅拌混合液，并用硝酸溶液调节搅拌混合液的pH至6～8，再将搅拌混合液放入无光的温室中混合搅拌后，减压抽滤，去除滤液，取出滤渣，继续将滤渣放入烘箱中烘干，得到自制载银沸石；

（3）称取16～20g壳聚糖放入带有7～9mL环氧氯丙烷、4～6mL甲醛溶液和3～5mL乙酸溶液的烧杯中混合反应，得到改性自制壳聚糖；

（4）按重量份数计，分别称取10～12份松木和12～16份废纸混合置于研磨机中研磨粉碎，得到混合物，将混合物放入30～40份去离子水中浸泡搅拌，得到自制研磨浆，再将20～30份自制两性聚丙烯酰胺乳液、14～16份自制载银沸石、6～8份改性自制壳聚糖和2～4份阳离子淀粉混合置于带有自制研磨浆的搅拌机中搅拌，得到混合浆料，将混合浆料倒入模具中，并放入纸板制造装置中挤压成型，冷却降温，出料，即可制得高结合强度抑菌纸板。

步骤（1）所述的搅拌溶解时间为10～12min，继续搅拌溶解时间为16～20min，氢氧化钠溶液的质量分数为20％，加热升温温度为65～75℃，过硫酸铵溶液的质量分数为16％，聚合反应时间为12～16min，继续反应时间为5～7min，控制反应液的温度为75～85℃。

步骤（2）所述的研磨粉碎时间为6～8min，过筛粉末和硝酸银溶液的质量比为1：4，硝酸银溶液的质量分数为35％，搅拌时间为6～8min，硝酸溶液的质量分数为12％，混合搅拌时间为1～3h，烘干温度为 90～100℃，烘干时间为1～2h。

步骤（3）所述的甲醛溶液的质量分数为15％，乙酸溶液的质量分数为12％，反应时间为6～8min。

步骤（4）所述的研磨粉碎时间为10～12min，浸泡搅拌时间为1～2h，搅拌时间为20～24min，模具定量为280g/m²、厚度为0.8mm，挤压温度为100～120℃，挤压压力为0.3～0.5MPa。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明以两性聚丙烯酰胺乳液为桥梁，分别与载银沸石和纸浆结合链接，再用阳离子淀粉和改性壳聚糖来填充板层间的孔隙，制备成高结合强度和可抑菌的纸板，首先通过阳离子物质和阴离子物质对聚丙烯酰胺共同改性，在两性聚丙烯酰胺的分子结构中，既有阳离子基团，又有阴离子基团，如羧基和氨基，其增强作用和助留助滤作用优于单独使用阳离子聚丙烯酰胺，更优于阴离子聚丙烯酰胺，易于与带有负电荷的纸浆纤维相吸引，并发生羟基反应，从而提高纸板的板层间的结合强度，由于两性聚丙烯酰胺中阴离子基团有助于消除体系中干扰聚丙烯酰胺对纸浆纤维吸附的阳离子，以及两性聚丙烯酰胺电荷基本平衡，那些未被留着的部分随白水排出后再循环利用时，不会失去电荷平衡，从而保证造纸机良好的运转状态，再次提高纸板的板层间的结合强度；

（2）本发明通过硝酸银溶液对多孔结构的沸石进行改性，利用催化反应杀菌，以银离子作为催化活性中心，与纳米级颗粒激活水分子和空气中的氧，并利用产生的羟基自由基和活性氧离子来破坏细菌增殖实现抗菌，当菌体失去活性后，银离子又从菌体中游离出来，实现持久抗菌，从而提高纸板的抑菌效果，在杀菌过程中，银离子会填充在聚合物内部孔隙，增强聚合物与纸纤维的结合力，提高了纸板的板层间的结合强度，再添加阳离子淀粉，与两性聚丙烯酰胺混合使用在板层间，不仅可起到明显的增强效果，还改善纸板的操作性，以及两性聚丙烯酰胺自身携带的羟基和改性基团在纤维间起到桥联作用，还增加了与纸浆纤维间的键合点和键合力，对淀粉也起到很好的助留作用，进一步提高纸板的板层间的结合强度；

（3）本发明通过壳聚糖与环氧氯丙烷、甲醛水溶液和乙酸混合制备出交联壳聚糖树脂，这种交联壳聚糖树脂不仅能够控制壳聚糖的流失，增强了壳聚糖的吸附选择性，还增强了壳聚糖与纸浆纤维或其它填料的结合力，从而提高纸板的板层间的结合强度，又由于在使用过程中，壳聚糖分子中的-NH³⁺带正电性，吸附在细菌细胞表面，也可以通过渗透进入细菌的细胞内，吸附细菌的细胞体内带有阴离子的物质，扰乱细菌细胞正常的生理活动，从而达到杀灭细菌的效果，进一步提高纸板的抑菌效果，具有广泛的应用前景。

具体实施方式

向装有冷凝器、温度计和搅拌器的四口烧瓶中加入12～16g马来酸、45～55mL去离子水和6～8g聚丁二醇混合搅拌溶解10～12min，溶解后再向烧瓶中加入50～60g丙烯酰胺、4～6g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和3～5gN-羟甲基丙烯酰胺，继续混合搅拌溶解16～20min，得到混合液，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节混合液的pH至4～6，加热升温至65～75℃后，接着向烧瓶中加入10～12mL质量分数为16％的过硫酸铵溶液和8～10mL聚山梨酯聚合反应12～16min，继续向烧瓶中加入2～4g过硫酸铵和1～3g亚硫酸钠混合反应5～7min，得到反应液，并控制反应液的温度为75～85℃，冷却降温，出料即为自制两性聚丙烯酰胺乳液，称取10～12g沸石研磨粉碎6～8min后过100目筛，收集过筛粉末，按质量比为1：4将过筛粉末和质量分数为35％的硝酸银溶液的烧杯中混合搅拌6～8min，得到搅拌混合液，并用质量分数为12％的硝酸溶液调节搅拌混合液的pH至6～8，再将搅拌混合液放入无光的温室中混合搅拌1～3h后，减压抽滤，去除滤液，取出滤渣，继续将滤渣放入90～100℃的烘箱中烘干1～2h，得到自制载银沸石，称取16～20g壳聚糖放入带有7～9mL环氧氯丙烷、4～6mL质量分数为15％的甲醛溶液和3～5mL质量分数为12％的乙酸溶液的烧杯中混合反应6～8min，得到改性自制壳聚糖，按重量份数计，分别称取10～12份松木和12～16份废纸混合置于研磨机中研磨粉碎10～12min，得到混合物，将混合物放入30～40份去离子水中浸泡搅拌1～2h，得到自制研磨浆，再将20～30份自制两性聚丙烯酰胺乳液、14～16份自制载银沸石、6～8份改性自制壳聚糖和2～4份阳离子淀粉混合置于带有自制研磨浆的搅拌机中搅拌20～24min，得到混合浆料，将混合浆料倒入定量为280g/m²、厚度为0.8mm的模具中，并放入纸板制造装置中，在温度为100～120℃、压力为0.3～0.5MPa下挤压成型，冷却降温，出料，即可制得高结合强度抑菌纸板。

实例1

向装有冷凝器、温度计和搅拌器的四口烧瓶中加入12g马来酸、45mL去离子水和6g聚丁二醇混合搅拌溶解10min，溶解后再向烧瓶中加入50g丙烯酰胺、4g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和3gN-羟甲基丙烯酰胺，继续混合搅拌溶解16min，得到混合液，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节混合液的pH至4，加热升温至65℃后，接着向烧瓶中加入10mL质量分数为16％的过硫酸铵溶液和8mL聚山梨酯聚合反应12min，继续向烧瓶中加入2g过硫酸铵和1g亚硫酸钠混合反应5min，得到反应液，并控制反应液的温度为75℃，冷却降温，出料即为自制两性聚丙烯酰胺乳液，称取10g沸石研磨粉碎6min后过100目筛，收集过筛粉末，按质量比为1：4将过筛粉末和质量分数为35％的硝酸银溶液的烧杯中混合搅拌6min，得到搅拌混合液，并用质量分数为12％的硝酸溶液调节搅拌混合液的pH至6，再将搅拌混合液放入无光的温室中混合搅拌1h后，减压抽滤，去除滤液，取出滤渣，继续将滤渣放入90℃的烘箱中烘干1h，得到自制载银沸石，称取16g壳聚糖放入带有7mL环氧氯丙烷、4mL质量分数为15％的甲醛溶液和3mL质量分数为12％的乙酸溶液的烧杯中混合反应6min，得到改性自制壳聚糖，按重量份数计，分别称取10份松木和12份废纸混合置于研磨机中研磨粉碎10min，得到混合物，将混合物放入30份去离子水中浸泡搅拌1h，得到自制研磨浆，再将20份自制两性聚丙烯酰胺乳液、14份自制载银沸石、6份改性自制壳聚糖和2份阳离子淀粉混合置于带有自制研磨浆的搅拌机中搅拌20min，得到混合浆料，将混合浆料倒入定量为280g/m²、厚度为0.8mm的模具中，并放入纸板制造装置中，在温度为100℃、压力为0.3MPa下挤压成型，冷却降温，出料，即可制得高结合强度抑菌纸板。

实例2

向装有冷凝器、温度计和搅拌器的四口烧瓶中加入14g马来酸、50mL去离子水和7g聚丁二醇混合搅拌溶解11min，溶解后再向烧瓶中加入55g丙烯酰胺、5g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和4gN-羟甲基丙烯酰胺，继续混合搅拌溶解18min，得到混合液，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节混合液的pH至5加热升温至70℃后，接着向烧瓶中加入11mL质量分数为16％的过硫酸铵溶液和9mL聚山梨酯聚合反应14min，继续向烧瓶中加入3g过硫酸铵和2g亚硫酸钠混合反应6min，得到反应液，并控制反应液的温度为80℃，冷却降温，出料即为自制两性聚丙烯酰胺乳液，称取11g沸石研磨粉碎7min后过100目筛，收集过筛粉末，按质量比为1：4将过筛粉末和质量分数为35％的硝酸银溶液的烧杯中混合搅拌7min，得到搅拌混合液，并用质量分数为12％的硝酸溶液调节搅拌混合液的pH至7，再将搅拌混合液放入无光的温室中混合搅拌2h后，减压抽滤，去除滤液，取出滤渣，继续将滤渣放入95℃的烘箱中烘干1.5h，得到自制载银沸石，称取18g壳聚糖放入带有8mL环氧氯丙烷、5mL质量分数为15％的甲醛溶液和4mL质量分数为12％的乙酸溶液的烧杯中混合反应7min，得到改性自制壳聚糖，按重量份数计，分别称取11份松木和14份废纸混合置于研磨机中研磨粉碎11min，得到混合物，将混合物放入35份去离子水中浸泡搅拌1.5h，得到自制研磨浆，再将25份自制两性聚丙烯酰胺乳液、15份自制载银沸石、7份改性自制壳聚糖和3份阳离子淀粉混合置于带有自制研磨浆的搅拌机中搅拌22min，得到混合浆料，将混合浆料倒入定量为280g/m²、厚度为0.8mm的模具中，并放入纸板制造装置中，在温度为110℃、压力为0.4MPa下挤压成型，冷却降温，出料，即可制得高结合强度抑菌纸板。

实例3

向装有冷凝器、温度计和搅拌器的四口烧瓶中加入16g马来酸、55mL去离子水和8g聚丁二醇混合搅拌溶解12min，溶解后再向烧瓶中加入60g丙烯酰胺、6g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和5gN-羟甲基丙烯酰胺，继续混合搅拌溶解20min，得到混合液，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节混合液的pH至6，加热升温至75℃后，接着向烧瓶中加入12mL质量分数为16％的过硫酸铵溶液和10mL聚山梨酯聚合反应16min，继续向烧瓶中加入4g过硫酸铵和3g亚硫酸钠混合反应7min，得到反应液，并控制反应液的温度为85℃，冷却降温，出料即为自制两性聚丙烯酰胺乳液，称取12g沸石研磨粉碎8min后过100目筛，收集过筛粉末，按质量比为1：4将过筛粉末和质量分数为35％的硝酸银溶液的烧杯中混合搅拌8min，得到搅拌混合液，并用质量分数为12％的硝酸溶液调节搅拌混合液的pH至8，再将搅拌混合液放入无光的温室中混合搅拌3h后，减压抽滤，去除滤液，取出滤渣，继续将滤渣放入100℃的烘箱中烘干2h，得到自制载银沸石，称取20g壳聚糖放入带有9mL环氧氯丙烷、6mL质量分数为15％的甲醛溶液和5mL质量分数为12％的乙酸溶液的烧杯中混合反应8min，得到改性自制壳聚糖，按重量份数计，分别称取12份松木和16份废纸混合置于研磨机中研磨粉碎12min，得到混合物，将混合物放入40份去离子水中浸泡搅拌2h，得到自制研磨浆，再将30份自制两性聚丙烯酰胺乳液、16份自制载银沸石、8份改性自制壳聚糖和4份阳离子淀粉混合置于带有自制研磨浆的搅拌机中搅拌24min，得到混合浆料，将混合浆料倒入定量为280g/m²、厚度为0.8mm的模具中，并放入纸板制造装置中，在温度为120℃、压力为0.5MPa下挤压成型，冷却降温，出料，即可制得高结合强度抑菌纸板。

对比例

以上海某公司的高结合强度抑菌纸板作为对比例

将本发明制得的高结合强度抑菌纸板和对比例中的高结合强度抑菌纸板进行性能检测，检测结果下所示：

1、测试方法：

大肠杆菌平均菌数测试按JC/T897-2002的规定进行抑菌性能检测；

金黄色葡萄球菌平均菌数测试按JC/T897-2002的规定进行抑菌性能检测；

冲击强度测试采用落锤式方法进行检测；

硬度测试用铅笔的硬度来表示。

表1

根据表1中数据可知，本发明制得的高结合强度抑菌纸板的抑菌效果好，达到了99.99%，冲击强度和拉伸强度高，结合强度高，具有广阔的应用前景。

Claims

1.一种高结合强度抑菌纸板的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种高结合强度抑菌纸板的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的搅拌溶解时间为10～12min，继续搅拌溶解时间为16～20min，氢氧化钠溶液的质量分数为20％，加热升温温度为65～75℃，过硫酸铵溶液的质量分数为16％，聚合反应时间为12～16min，继续反应时间为5～7min，控制反应液的温度为75～85℃。

3.根据权利要求1所述的一种高结合强度抑菌纸板的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的研磨粉碎时间为6～8min，过筛粉末和硝酸银溶液的质量比为1：4，硝酸银溶液的质量分数为35％，搅拌时间为6～8min，硝酸溶液的质量分数为12％，混合搅拌时间为1～3h，烘干温度为 90～100℃，烘干时间为1～2h。

4.根据权利要求1所述的一种高结合强度抑菌纸板的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的甲醛溶液的质量分数为15％，乙酸溶液的质量分数为12％，反应时间为6～8min。

5.根据权利要求1所述的一种高结合强度抑菌纸板的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的研磨粉碎时间为10～12min，浸泡搅拌时间为1～2h，搅拌时间为20～24min，模具定量为280g/m²、厚度为0.8mm，挤压温度为100～120℃，挤压压力为0.3～0.5MPa。